ATM与IP：计算机网络设计对比

"ATM与IP-计算机设计原则" 在计算机网络设计中，ATM（Asynchronous Transfer Mode）和IP（Internet Protocol）是两种重要的通信技术，它们分别体现了不同的设计原则和理念。 ATM最初源于电信网络，其设计目标是提供服务质量（QoS）保证和支持多种服务类型，如实时语音、视频流和数据传输。ATM采用面向连接的方式，这使得网络管理更为强大，因为它可以预先为通信分配资源。然而，ATM的一个显著缺点是其信元头部开销较大，占信元总长度的25%，这在处理大量数据时会降低效率。此外，ATM的信令协议复杂，与千兆以太网相比，在局域网环境中并未体现出明显优势。ATM的框架和协议复杂性也增加了部署和维护的难度。 相比之下，IP遵循“尽力而为”的服务模型，它不保证特定的服务质量，而是优先考虑协议的简单性和易用性。IP协议能够轻松连接各种局域网，但这也意味着网络管理相对较弱，不支持QoS，并且在网络拥塞时可能影响性能。尽管如此，IP over SDH（Synchronous Digital Hierarchy）允许IP在广域网中与ATM进行竞争，随着技术的发展，IP通过各种拥塞控制和流量管理策略逐步完善自身。 计算机网络设计的原则包括： 1. 信号交换：涉及连接建立、维护、拆除以及测量和计费等过程，如电话网络中的SS7，ATM的Q.2931，以及互联网的RSVP和SIP。 2. 异步传输模式ATM：在90年代和21世纪初成为高速通信的标准，提供155Mbps到622Mbps的数据速率，但其复杂性和高昂的开销限制了其广泛应用。 3. 层次化设计：作为优化分解的手段，层叠结构有助于简化复杂性，例如TCP/IP模型。 4. 网络虚拟化：通过叠加网络实现，允许在不同网络架构上创建独立的服务域。 5. 设计可扩展性：确保系统能够随需求增长而扩展。 6. 软状态与硬状态：软状态更易变化，而硬状态在网络中更为持久，影响协议行为和可靠性。 7. 随机化：在网络中引入随机元素以提高安全性或分散负载。 8. 间接性：通过路由和寻址机制实现数据包的传递，使网络更具灵活性。 ATM和IP代表了网络设计中的两种权衡：一个是面向连接的服务导向型，另一个则是简单灵活的无连接型。理解这些设计原则对于构建和优化网络基础设施至关重要，因为它们影响着网络的性能、可靠性和适应性。